Methankreis­lauf wird durch Mikro­ben beeinflusst

Die Mikro­bio­lo­gin Dr. Cor­ne­lia Wel­te erhielt für ihre Erfor­schung des mikro­biel­len Methan­zy­klus von der Rad­boud-Uni­ver­si­tät in Nij­me­gen, Nie­der­lan­de, den 15. VAAM-For­schungs­preis. Sie unter­sucht die Umset­zung von Methan vom Mole­kül bis zum Öko­sys­tem und lie­fert dabei wert­vol­le Erkennt­nis­se für Umwelt­pro­zes­se und bio­tech­no­lo­gi­sche Anwen­dun­gen. Den mit 10.000 Euro dotier­ten Preis ver­leiht die Ver­ei­ni­gung für All­ge­mei­ne und Ange­wand­te Mikro­bio­lo­gie (VAAM) für her­aus­ra­gen­de aktu­el­le Arbei­ten auf dem Gebiet der Mikro­bio­lo­gie im Rah­men ihrer online-Jah­res­ta­gung am 21. Febru­ar 2022.
Mikro­ben kön­nen das Treib­haus­gas Methan sowohl pro­du­zie­ren als auch zer­set­zen und tra­gen damit wesent­lich zu Kli­ma­ef­fek­ten bei. Cor­ne­lia Wel­tes Arbeits­grup­pe erforscht die­se mikro­biel­len Pro­zes­se und ver­bin­det dabei Mikro­bio­lo­gie, Bio­che­mie, Phy­sio­lo­gie und Bio­tech­no­lo­gie. So ent­deck­te sie, dass ein bis­lang unbe­kann­ter Orga­nis­mus, Mether­mi­coc­cus shen­gli­en­sis, Bestand­tei­le aus Koh­le­flö­zen und Erd­öl­la­ger­stät­ten in Methan umwan­delt. Die Grup­pe opti­mier­te die Kul­ti­vie­rungs­be­din­gun­gen für die­se anspruchs­vol­le Mikro­be und erstell­te mit Hil­fe moder­ner Ana­ly­se­me­tho­den eine Kar­te ihrer Stoff­wech­sel­we­ge. Die­se Erkennt­nis­se sowie gerei­nig­te Enzy­me für die Methan­bil­dung könn­ten die Grund­la­ge sein für indus­tri­el­le Anwen­dun­gen, bei­spiels­wei­se die mikro­biel­le Umset­zung von Koh­le- oder Ölres­ten zu Biogas.
Wel­tes Grup­pe stu­diert auch Mikro­or­ga­nis­men, die Methan abbau­en. Eini­ge die­ser noch kaum erforsch­ten Archae­en – häu­fig unter extre­men Bedin­gun­gen leben­de Ein­zeller – kön­nen dazu bei­tra­gen, die welt­wei­ten Methan­emis­sio­nen zu ver­rin­gern. Die Kennt­nis ihrer Stoff­wech­sel­vor­gän­ge und der dazu not­wen­di­gen Enzy­me ist für ihren geziel­ten Ein­satz eine wich­ti­ge Grund­la­ge. Wel­tes Grup­pe ist es gelun­gen, die­se Mikro­or­ga­nis­men zur Pro­duk­ti­on von Elek­tri­zi­tät aus Methan einzusetzen.

„Anae­ro­be metha­notro­phe Archae­en könn­ten so in Zukunft bei­spiels­wei­se Methan aus Abwas­ser entfernen.“
— Dr. Cor­ne­lia Welte

In ihrer nie­der­län­di­schen Wahl­hei­mat erziel­te Wel­te kürz­lich Auf­merk­sam­keit mit einer Stu­die zur Methan­bil­dung in Ams­ter­da­mer Grach­ten: „Für ein fla­ches Gewäs­ser ist die Methan­emis­si­on dort erstaun­lich nied­rig — dank einer hohen Anzahl an methan­ab­bau­en­den Mikro­ben an den Kanal­wän­den“. Dabei ent­deck­te die Grup­pe auch ein bis­lang unbe­kann­tes Methan-abbau­en­de Bak­te­ri­um, Methy­loglo­bu­lus, das mög­li­cher­wei­se wich­ti­ge Mikro­nähr­stof­fe von den Stei­nen der Grach­ten­wän­de bezieht.
Mit Ver­un­rei­ni­gun­gen im Was­ser befasst sich eine wei­te­re aktu­el­le Stu­die, die unter­sucht, ob und wie Mikro­ben dazu bei­tra­gen kön­nen, gefähr­li­che Stof­fe wie Phar­ma­zeu­ti­ka aus Abwäs­sern in kom­mu­na­len Klär­an­la­gen abzubauen.
Zu den öko­lo­gi­schen Arbeits­fel­dern der Grup­pe zäh­len zudem Sym­bio­sen von Mikro­ben und Insek­ten: So konn­te sie zei­gen, dass Mikro­or­ga­nis­men im Darm der Kohl­wur­zel­flie­ge, eines land­wirt­schaft­li­chen Schäd­lings, eine wich­ti­ge Rol­le spie­len. Dies könn­te ein Ansatz für bio­lo­gi­sche Schäd­lings­be­kämp­fung sein.
„Cor­ne­lia Wel­te deckt die gesam­te Spann­brei­te der Mikro­bio­lo­gie von der Phy­sio­lo­gie über die öko­lo­gi­sche Funk­ti­on bis hin zur Anwen­dung ab“, lobt das Preis­ko­mi­tee. Die her­aus­ra­gen­de Nach­wuchs­for­sche­rin hat bereits über 50 häu­fig hoch­ge­lob­te Arbei­ten ver­öf­fent­licht und meh­re­re Mil­lio­nen Euro an Dritt­mit­teln ein­ge­wor­ben. Die Ver­ei­ni­gung über­zeug­te zudem ihre Ver­net­zung in der For­scher­ge­mein­schaft, ihr Enga­ge­ment in der mikro­bio­lo­gi­schen Aus­bil­dung und ihre effi­zi­en­te For­schung wäh­rend der Fami­li­en­pha­se und Coro­na­pan­de­mie. Cor­ne­lia Wel­te hat­te bereits 2012 einen Pro­mo­ti­ons­preis für ihre in Rekord­zeit abge­schlos­se­ne Dok­tor­ar­beit erhalten.
Wel­te sieht eine Ver­ant­wor­tung für Her­aus­for­de­run­gen unse­rer Gesell­schaft wie Kli­ma­wan­del und Umwelt­ver­schmut­zung: „Ich möch­te mit mei­ner For­schung dazu bei­tra­gen, die­se Pro­ble­me zu lösen.“
Dr. Cor­ne­lia Wel­te (37) ist Asso­cia­te Pro­fes­sor der Abtei­lung Mikro­bio­lo­gie an der Rad­boud-Uni­ver­si­tät in Nij­me­gen, Nie­der­lan­de. Sie stu­dier­te Bio­lo­gie an der Uni­ver­si­tät Bonn. Für ihre Pro­mo­ti­on in der Arbeits­grup­pe von Uwe Dep­pen­mei­er über Metha­no­ge­ne­se-Pro­zes­se erhielt sie den Pro­mo­ti­ons­preis 2012. Nach einer Post­doc-Zeit in Bonn und Nij­me­gen wur­de sie 2015 zum Assi­stant Pro­fes­sor und 2021 zum Asso­cia­te Pro­fes­sor ernannt.